А. Т. Канаев роль микроорганизмов в окислительных процессах молибденового месторождения восточного коунрада

Изучен микробиоценоз руды и шахтных вод молибденового месторождения Восточного Коунрада, расположенного в центральной части Казахстана

Изучение экологии микроорганизмов в месторождениях полезных ископаемых и оценка интенсивности вызываемых ими процессов показывает, что в определенных условиях, особенно при разработке рудных тел, микробиологические процессы, протекающие с огромной скоростью, вызывают значительное выщелачивание металлов из руд. В основе этого лежат процессы вскрытия и перевода металлов в раствор, которые осуществляются либо бактериями, либо химическим окислением сульфидных минералов. В нашей республике имеется ряд месторождений, где целесообразно получение металлов способом бактериально-химического выщелачивания. При этом большое значение имеют изучения экологии микроорганизмов и влияние различных факторов на скорость биоокислений субстратов для создания биотехнологии извлечения цветных и благородных металлов из руд и продуктов их флотации /1/.

Казахстан является крупнейшей сырьевой базой цветной металлургии, поэтому изучение экологии микроорганизмов, осуществляющих окисление сульфидных минералов в экосистемах представляется весьма актуальным. В данной работе представлен материал о качественном и количественном составе микроорганизмов ряда молибденовых, медных и свинцово - цинковых месторождений Казахстана /2/.

Накопительные культуры сульфатвосстанавливающих бактерий выделяли путем засева жидкой среды образцами воды. По почернению среды и появлению запаха сероводорода в процессе инкубации судили о росте этих бактерии. Для получения активной накопительной культуры делали ряд последовательных посевов на жидкие питательные среды 4-5 суточным посевным материалом. Посевной материал брали в количестве 2- 4% по объему. Температура инкубации - 28ОС.

Для выделения нитрифицирующих бактерий применяли среду Виноградского следующего состава (г/л): (NH4)2SO4-2,0; К2НРО4-1,0; MgSO4-0,5; NaCI- 2,0; FeSO4-0,4; дистиллированная вода- 100 мл; СаСО3, добавляли в небольшом количестве в каждую пробирку отдельно, рН 7,0. О росте культуры судили по помутнению среды и путем микроскопирования. Инкубировали в термостате при 28ОС.

Физико-химические методы исследования. Изучение качественного и количественного состава микрофлоры месторождения проводили путем высева соответствующих проб руды или растворов на питательные среды. Пробы воды и руды отбирали стерильно, в соответствии с имеющимися руководствами /3,4/; рН и температуру измеряли во время отбора проб. Микробиологические посевы и анализы отдельных компонентов осуществляли в лабораторных условиях. Количественный учет жизнеспособных клеток проводили методом предельных десятикратных разведений.

Зона оруденения приурочена к пластам сероцветных песчаников и конгломератов дельтовых фаций. Рудные тела представляют собой пластовые залежи вкрапленных руд с различным содержанием рудных минералов, от рассеянной до густой вкрапленности. Наиболее гипергенными минералами зоны окисления являются минералы: железа - лимонит, гетит, гематит, реже ярозит; меди - малахит, азурит, куприт, реже тенорит, брошантит, халькозин, ковеллин, хризаколл, молибдена - молибденсодержащие гидроокислы железа из лимонитизированной зоны, повеллит, ферримолибдит. Жильные гипергенные минералы представлены каолинитом, кальцитом, гипсом, гидрослюдой, халцедоном, кварцем. Характерная особенность месторождения - многоярусность, обусловленная наличием оруденения в пластах песчанников, чередующихся с безрудными породами.

Для месторождения Восточный Коунрад характерна слабая обводненность. В основном развиты воды трещинного типа, образующие несколько водоносных горизонтов в серых песчаниках. Формирование шахтных вод и их состава обусловлено рядом естественных (запасы подземных вод в пределах депрессионной воронки, атмосферные осадки, поток вод со стороны приподнятых структур и с глубоких горизонтов по трещинам, наличие легко выщелачивающихся соединений) и искусственных (оборот шахтных вод, растворы от мокрого бурения, пути интенсивность водообмена) факторов.

В первую очередь нами было проведено изучение окислительных процессов и микроорганизмов, их осуществляющих, в естественных условиях. С этой целью на ряде шахт месторождения Восточный Коунрад проводили микробиологические обследования руд, дренирующие их воды и воды трещинного типа, проходящие через руды и пустые породы, а также увлажненные руды, характерные для шахты Южный, горизонта 260 м и 280 м.

В молибденовом месторождении Восточный Коунрад воды в основном нейтральные или слабокислые. Как видно из табл.1, кислотолюбивые тионовые бактерии T.ferrooxidans, являющиеся главными окислителями сульфидов, слабо распространены в отобранных образцах вод и руд. Единичные клетки T.ferrooxidans (в расчете на 1г или 10 мл) обнаружены в трех пробах руды в кислых условиях (рН 4,8-5,1). Более благоприятными были условия для жизнедеятельности других тионовых бактерий. Чаще всего обнаруживались микроорганизмы, растущие на средах Бейеринка, Старки, Виноградского, Чапека. Однако эти бактерии обладают низкой способностью окислять сульфиды, и их геохимическая роль остается неясной.

В образцах руд и вод обнаружены сульфатредуцирующие бактерии в количестве 2,5Ч10 - 3,0Ч102 кл/мл или кл/г. Можно предположить, что сероводород, образованный бактериями из сульфатов за счет рассеянного в породах органического вещества, в момент выделения активно взаимодействует с ионами молибдена, образуя вторичные сульфиды.

Из таблицы также следует, что условия на месторождении весьма благоприятны для жизнедеятельности плесневых грибов, но не для актиномицетов. Геохимическая роль грибов и актиномицетов неизвестна. В связи с этим они не были идентифицированы.

Таким образом, естественные окислительные процессы в молибденовом месторождении Восточный Коунрад слабо развиты. Это подтверждает незначительно низкое содержание бактерий T.ferrooxidans, способных окислять сульфиды, что свидетельствует о слабом развитии на месторождении естественных окислительных процессов сульфатредуцирующих бактерии, более или менее распространенных в водах данного месторождения в условиях благоприятной кислотности.